[发明专利]一种高导热超疏水烟气冷凝换热表面及其制备方法和装置

说明书

本发明一种高导热超疏水烟气冷凝换热表面制备方法，在料浆制备过程，通过改进Hummer法与肼制备还原氧化石墨烯溶液，并将之与四氢呋喃均匀混合，将硅藻土粉碎为颗粒状，并加入到混合溶液中，搅拌均匀后加入一定量的氧化铝粉末，并在超声环境下进行混合，最终加入聚二甲基硅氧烷得到所需料浆；基体表面清洗过程：采用砂纸打磨基体表面，再利用超声波进行清洗，最终进行干燥；表面涂覆过程：采用一定方式将料浆均匀涂覆在基体表面；烘干过程：在一定温度下对样品进行烘干，使得料浆中的有机溶剂完全挥发，最终得到高导热超疏水烟气冷凝换热表面；在保证基体表面超疏水性能的同时提高了涂层的热导率。

技术领域

本发明涉及表面处理技术及喷涂设备领域，具体为一种高导热超疏水烟气冷凝换热表面及其制备方法和装置。

背景技术

通过烟气冷凝技术可以有效回收工业燃烧过程的烟气余热、降低工业燃烧过程的烟气排放温度，提高能源利用效率，同时降低烟羽消白的再热能耗。工业燃烧过程排放的烟气冷凝后温度低于水露点和各种酸的露点时，烟气中的酸蒸汽会在换热器上凝结，产生SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-等复合酸根离子溶液，对冷凝换热器表面造成直接的电化学腐蚀。

要抵抗复合酸根离子腐蚀，需要用到含有高Cr、Ni、Mo合金元素的奥氏体、铁素体或双相不锈钢和镍基合金，这些材料含有贵重金属元素，单纯使用这些材料价格比较昂贵，而采用表面工程技术可以降低换热器的材料成本；同时，实践证明，冷凝液会对换热器造成严重的腐蚀问题，换热器所用金属材料耐蚀性均始终存在不足，不仅会降低其传热性能，也可能会造成换热器的开裂失效，带来经济损失，通过表面制备技术可以提高换热器表面抗腐蚀能力；此外，由于金属材料表面具有较高的自由能与良好的浸润性，所以酸蒸汽主要以膜状冷凝为主，换热器的传热传质阻力较大。因此，亟需开发一种高效、便捷、经济的高超导疏水表面，改善烟气冷凝换热器所面临的冷凝水腐蚀与高效传热传质问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高导热超疏水烟气冷凝换热表面及其制备方法和装置，高导热超疏水烟气冷凝换热表面对基体形状、大小、材质无具体限制，在保证基体表面超疏水性能的同时提高了涂层的热导率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高导热超疏水烟气冷凝换热表面制备方法，包括以下步骤：

步骤1，料浆制备；

a.将硅藻土矿石进行粉碎处理到2000目以下；

b.将还原氧化石墨烯溶液加入到四氢呋喃中获得均一稳定的悬浊液；配置悬浊液时，每100mg还原氧化石墨烯对应加入10g～25g的四氢呋喃；

c.向悬浊液中加入硅藻土粉与氧化铝，并在充分混合后，加入聚二甲基硅氧烷，获得混合均匀且粘度合适的料浆；每100mg还原氧化石墨烯对应加入1.5～3.5g的硅藻土粉与0.5～2.5g的氧化铝，加入的聚二甲基硅氧烷与悬浊液的体积比为10:1；

步骤2，基体表面清洗；

步骤3，料浆涂覆，将料浆涂覆于清洗后的基体表面；

步骤4，对涂覆料浆的基体进行烘干，使得料浆中的有机溶剂完全挥发，最终在基体表面形成高导热超疏水涂层，得到高导热超疏水烟气冷凝换热表面。

优选的，步骤b中，采用改进Hummer法制备氧化石墨烯，具体步骤如下：